1.氧化鋁單耗:

氧化鋁是電解鋁生產(chǎn)過程中消耗量最大的一項(xiàng)原材料。早期的自焙槽生產(chǎn)其噸鋁消耗達(dá)到1950kg/T-Al以上。隨著管理的規(guī)范和設(shè)備的提升，減少了機(jī)械損失量，以及氧化鋁純度的提高，降低了消耗量。如今的預(yù)焙電解槽上基本可以控制到1920kg/T-Al左右，甚至有些企業(yè)發(fā)現(xiàn)單耗在某些時(shí)段內(nèi)低至1910kg/T-Al以下。

1．1氧化鋁純度對(duì)氧化鋁單耗的影響:

氧化鋁單耗的理論計(jì)算值是視其純度為100%時(shí)，而工業(yè)生產(chǎn)中氧化鋁的純度是無法達(dá)到的。多數(shù)在98.5%左右，所以噸鋁氧化鋁消耗也會(huì)大于1889kg/t-Al。氧化鋁的純度每降低0.1%，其噸鋁消耗就會(huì)增加2kg，對(duì)電解生產(chǎn)氧化鋁單耗指標(biāo)影響較大。按一般電解鋁企業(yè)使用一級(jí)氧化鋁純度在98.6-99%之間.

1．2原鋁純度對(duì)氧化鋁單耗的影響:

以氧化鋁為一級(jí)品時(shí)氧化鋁單耗為1916kg/t-Al進(jìn)行計(jì)算，氧化鋁單耗計(jì)算值隨著原鋁質(zhì)量變化,原鋁質(zhì)量對(duì)氧化鋁單耗也存在一定的影響，一般企業(yè)的原鋁產(chǎn)品質(zhì)量在Al99.70b～Al99.85b之間，所以計(jì)算值應(yīng)該在1910～1913 Kg之間。

1．3氟化鋁對(duì)氧化鋁單耗的影響:

一般情況下，氟化鋁對(duì)氧化鋁單耗的影響容易被忽略，但它卻是一個(gè)不小的數(shù)。氟化鋁中鋁含量占32%，按照氟化鋁單耗為20Kg/t-Al計(jì)算，理論上應(yīng)該是，每產(chǎn)一噸原鋁中將有6.4kg鋁來自氟化鋁。當(dāng)然，生產(chǎn)上氟化鋁中的鋁并不會(huì)完會(huì)轉(zhuǎn)換成原鋁。

二.機(jī)械損失對(duì)氧化鋁單耗的影響:

機(jī)械損失主要是操作過程發(fā)生的問題，存在可控和不可控因素。陽極更換操作時(shí)，陽極上的保溫料隨著熱氣上升跑到電解槽外，一部份回落到車間內(nèi)，另一部份從廠房窗戶、通道口、廠房頂跑出造成損失。在電解車間對(duì)殘極進(jìn)行熱清理時(shí)這一現(xiàn)象最尤其嚴(yán)重。另外是打撈炭渣以及邊部開口帶走。從殘極上清理下來的物料或者沒有經(jīng)過清理過的殘極在運(yùn)輸車輛托運(yùn)過程中會(huì)產(chǎn)生飛揚(yáng)，因?yàn)闅垬O表面總會(huì)有一層氧化鋁浮料，如果在更極陽極前對(duì)其進(jìn)行清理，飛揚(yáng)會(huì)少一些。還有陽極表面的面殼塊在粉碎的過程中也存在飛場損失。這些對(duì)氧化鋁單耗的影響同樣比較大，但這幾部份目前沒有做過量化測試。

三.氟化鋁單耗:

在電解生產(chǎn)過程中，氟化物的消耗包括陰極內(nèi)襯的吸收、凈化排放和機(jī)械損失。而需要補(bǔ)充氟化鋁量的原因則還有電解質(zhì)中其它雜質(zhì)成份造成，包括原材料中帶來的一些雜質(zhì)在電解質(zhì)里產(chǎn)生的中和作用和分解反應(yīng)等，造成了電解質(zhì)中游離氟化鋁濃度降低。

3．1氟化鋁消耗機(jī)理:

電解質(zhì)分子比的控制，其實(shí)就是電解質(zhì)中游離AlF3濃度的控制。冰晶石中NaF與AlF的量比是一定的，所以任何渠道新帶進(jìn)的NaF都會(huì)造成AlF的用量的增加，即相當(dāng)于消耗AlF。在所有原料中，氧化鋁給電解質(zhì)帶入的NaF含量是最大的，炭素陽極也有少量。一級(jí)氧化鋁含Na2O量為0.5%，以320KA電解槽氧化鋁單耗為1.92噸，電流效率為94%計(jì)算，每天每臺(tái)電解槽需要添加的氧化鋁量為：320000×0.3356×24×94%×1.92=4651.7kg則每天進(jìn)入一臺(tái)電解槽的Na2O的量為：4651.7×0.5%=23.3kg.

3.2雜質(zhì)引起的氟化鋁消耗:

對(duì)于采用含有LiF、KF氧化鋁生產(chǎn)的電解質(zhì)成份而言，同樣會(huì)造成電解槽對(duì)氟化鋁的需要量增加。因?yàn)長i和K與Na相似，同是堿金屬，它們會(huì)在電解質(zhì)中組結(jié)合成鋰冰晶石和鉀冰晶石，從而使電解質(zhì)中游離氟化鋁濃度降低。在一家300KA電解槽系列上的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，含有5%的鋰鹽和3.5%鉀鹽的電解生產(chǎn)，氟化鋁消耗由于原來的20kg/t-Al增加到30kg/t-Al。

3.3揮發(fā)損失:

電解生產(chǎn)過程中，氟化物排放由于顆粒形式和氣體形式組成，以顆粒物形式損失的成份中包括有：氧化鋁、冰晶石、錐冰晶、氟化鋁、氟化鈣、碳?xì)浠衔锛昂紵焿m等，氣體部分則包括有一氧化碳、二氧化碳、氟化氫、四氟化碳、六氟化二碳、四氟化硅、硫化氫、二硫化碳、水和氣碳化合物等。而其組份則與電解質(zhì)成份和操作溫度有關(guān).在電解質(zhì)的蒸發(fā)成份中95%以上是NaF-AlF3，而不是穩(wěn)定的固體，其冷卻卻生產(chǎn)的亞穩(wěn)態(tài)固相存在以下分解反應(yīng)：5NaAlF4=Na5Al3F14+2AlF3氟化鋁的外排還包括添加環(huán)節(jié)的揮發(fā)，雖然如今均采用點(diǎn)式下料，并采取氧化鋁覆蓋的形式添加，但是電解槽下料口的高溫及陽極氣體的外沖，都加速了氟化鋁在這一環(huán)節(jié)的外排。當(dāng)然，氟化物或其他顆粒離開電解槽并不意味著都是損失，因?yàn)槿缃耠娊獠奂瘹鈨艋识寄苓_(dá)到98%以上。以300KA電解槽計(jì)算排氟量17.8kg/t-Al，則回收量則達(dá)17.44 kg/t-Al，實(shí)際排損量只有0.356 kg/t-Al。可見經(jīng)凈化系統(tǒng)的揮發(fā)損失只是較小量，當(dāng)然，這與凈化系統(tǒng)的凈化效果關(guān)系很大。

3.4無組織排放:

無組織排放包括揮發(fā)或者粉塵飛揚(yáng)沒有經(jīng)過凈化系統(tǒng)的部分。電解槽由于槽罩板密封不好，以及各種操作打開槽罩板期間，揮發(fā)物及粉塵飛揚(yáng)直接排在電解槽外。更換陽極時(shí)，熱殘極在降溫過程中存在揮發(fā)損失。部分的揮發(fā)和飛揚(yáng)都是經(jīng)過電解車間廠房排放無法回收。有關(guān)專家在針對(duì)這一問題進(jìn)行了研究，在冷卻過程中將陽極密封，對(duì)釋放出的氣體進(jìn)行取樣分析。得出的數(shù)據(jù)顯示，平均揮發(fā)物為0.063-0.093kg（F）/t-Al?？梢姡@一部分在整個(gè)揮發(fā)、飛揚(yáng)過程中所占的比例并不大。由于這部分是直接排入大氣中，所以，對(duì)于環(huán)?？刂苼碚f，這部分卻是主要控制對(duì)象。

四.冰晶石單耗:

冰晶石的使用一般都是在電解槽啟動(dòng)時(shí)，尤其是在新系列啟動(dòng)時(shí)需要大量的電解質(zhì)，而在正常的生產(chǎn)過程中幾乎是用不上冰晶石的。正常生產(chǎn)過程中，電解槽還會(huì)產(chǎn)出多余的電解質(zhì)，因?yàn)樯a(chǎn)過程中電解槽電解質(zhì)的增加量比損失量要大得多。

4.1電解質(zhì)增加項(xiàng):

電解生產(chǎn)過程中，電解質(zhì)量增加的渠道主要是氟化鋁的添加和氧化鋁中鋰、鉀等雜質(zhì)的進(jìn)入。鋰、鉀在電解質(zhì)成分中生成部分堿性冰晶石，氟化鋁可與氟化鈉反應(yīng)生成冰晶石，所以如果總是出現(xiàn)電解質(zhì)過量，也可能使氟化鋁單耗增加。

4.2電解質(zhì)的損失項(xiàng):

理論上是不存在損失的，而實(shí)際上卻也存在損失渠道。一是揮發(fā)，因?yàn)榇蟛糠值墓谭w粒來自于電解質(zhì)的揮發(fā)，對(duì)于電解槽而言，攜帶固氟顆粒損失的驅(qū)動(dòng)力正是CO和CO2氣體流速造成。二是電解質(zhì)混入電解槽上部結(jié)殼塊中（面殼塊）。當(dāng)然，電解槽處于熱行程時(shí)，面殼塊也會(huì)轉(zhuǎn)成電解質(zhì)。所以此項(xiàng)并不是實(shí)質(zhì)性損失，只是一種轉(zhuǎn)換。機(jī)械損失則是實(shí)質(zhì)性損失。

五.電解質(zhì)與面殼塊平衡:

5.1多余電解質(zhì)的產(chǎn)生:

電解生產(chǎn)中，多余的電解質(zhì)多以取出的形式，使其冷卻形成電解質(zhì)塊儲(chǔ)存?zhèn)溆?。這些多余電解質(zhì)的產(chǎn)生，一部分就是前面提到的電解質(zhì)的增加項(xiàng)中的內(nèi)容，雖然電解質(zhì)具有揮發(fā)性能，但是從氟平衡分析，電解煙氣凈化過程中得到的副產(chǎn)品就是氟化鋁和冰晶石。由此保證了電解質(zhì)的平衡，再者加之電解槽熱行程熔化爐幫及面殼塊產(chǎn)生電解質(zhì)，使生產(chǎn)得到多余電解質(zhì)。

5.2多余面殼塊的產(chǎn)生:

面殼塊過多主要是以爐面保溫料過剩的形式出現(xiàn)。在電解生產(chǎn)換季之時(shí)，特別是氣溫回升，需要對(duì)保溫料減薄，這樣換極產(chǎn)出的保溫料結(jié)殼塊不能被完全消耗。當(dāng)然，面殼塊多出還與操作管理有關(guān)，如補(bǔ)充過多的氧化鋁粉做保溫料，或者因?yàn)槎ㄈ萜髀┝?、余風(fēng)漏料造成的保溫料非正常增加。以及技術(shù)條件紊亂，電解質(zhì)過低，槽子冷行程出現(xiàn)的卡堵火眼造成的爐面積料。這些現(xiàn)象造成面殼燒結(jié)過厚，更換陽極時(shí)不能夠消耗完畢，產(chǎn)生面殼塊過剩。生產(chǎn)實(shí)踐證明，面殼塊中含有30%左右的電解質(zhì)。氟化鋁與氧化鋁中的鈉作用對(duì)面殼塊和電解質(zhì)量的平衡都會(huì)有影響。因?yàn)殡娊赓|(zhì)可以在電解槽出現(xiàn)冷行程時(shí)進(jìn)入面殼塊中，而面殼塊也會(huì)在電解槽熱行程時(shí)進(jìn)入到電解質(zhì)中。

5.3從物料平衡計(jì)算判斷:

通過物料平衡計(jì)算也可以知道，正常生產(chǎn)中除原鋁之外，還應(yīng)該有部分物料產(chǎn)出。以320KA電解槽為例：凈化效率（全氟）98%,以20kg/T-Al的氟化鋁消耗來計(jì)算，則每噸鋁應(yīng)有20-0.618=19.382kg的氟化鹽產(chǎn)出。以一個(gè)年產(chǎn)25萬噸的系列計(jì)算，一年產(chǎn)出4845噸電解質(zhì)或者面殼塊屬于正常的。當(dāng)然，這一部分產(chǎn)出是在一定條件下對(duì)可以部分轉(zhuǎn)換成氧化鋁單耗，所以并不一定每個(gè)時(shí)期都是按照計(jì)算值產(chǎn)出。